2020年中考物理实验专题复习——探究影响导体电阻大小因素的实验(答案解析)

2019年中考物理实验专题复习——

探究影响导体电阻大小因素的实验

答案解析

1．（2018•乌鲁木齐）某实验小组的同学用铅笔芯探究导体的电阻与长度的关系，如图所示是该实验的电路图。

（1）闭合开关，向右移动铅笔芯上的滑片P1，电路中的电流不变

（选填“变大”“变

小、”或“不变”）。

（2）如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，应该将滑动变阻器的滑片P2向右移动。

（3）移动铅笔芯上面的滑片P1，记录铅笔芯AP1之间的距离和电压表的示数，数据如下：

AP1/m m 0 30.

60.

90.

120.

150.

180.

U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4

通过数据反映出的规律和欧姆定律可以推出导体的电阻与导体的长度成正比的结论。若图示位置时电压表示数为0.9V，滑片P2向右移动一段距离，电压表示数变为1.2V，滑片P2再向右移动一段相同的距离，电压表示数为 1.8 V。

【分析】（1）闭合开关，向右移动铅笔芯上的滑片P1，不能改变电路中的电阻，利用欧姆定律分析电路中的电流变化；

（2）如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，说明滑动变阻器分压太大，应该减小滑动变阻器两端的电压，减小滑动变阻器连入的电阻；

（3）由表中数据可知，可得铅笔芯AP1段两端的电压随AP1长度的增大而增大，并且成倍数的最大，可得铅笔芯AP1段两端的电压与AP1长度成正比；根据欧姆定律可知铅笔芯AP1段两端的电压与AP1间电阻成正比；最后得出导体的电阻与导体的长度的关系。

图示位置时电压表示数为0.9V，利用“通过铅笔芯的电流等于总电流”和欧姆定律得出等式；同理当滑片P2向右移动一段距离，设滑动变阻器连入电阻减小值为△R，利用欧姆定律列出等式；两等式相比得出R0+R1=4△R；当滑片P2再向右移动一段相同的距离，滑动变阻器连入电阻减小值为2△R，再利用欧姆定律列出等式，和第一个等式相比得出最后电压表的示数。

【解答】解：

（1）由图知，铅笔芯和滑动变阻器串联，电压表测滑片P1左侧部分铅笔芯的电压，因电压表在电路中相当于断路，所以可知整个铅笔芯连入电路，则向右移动滑片P1时，不能改变电路中的电阻，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流不变；

（2）如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，说明滑动变阻器分压太大，应该减小滑动变阻器两端的电压，减小滑动变阻器连入的电阻，即应该将滑动变阻器的滑片P2向右移动；

（3）由表中数据可知，电压表的示数（即铅笔芯AP1段两端的电压）随AP1长度的增大而增大，并且成倍数的增大，所以铅笔芯AP1段两端的电压与AP1的长度成正比；

电路中电流不变，由U=IR可知，铅笔芯AP1段两端的电压与AP1的电阻成正比；

由此可以推出：导体的电阻与导体的长度成正比。

图示位置时电压表示数为0.9V，设电源电压为U、整个铅笔芯的电阻为R0、与电压表并联部分的电阻为R0左、此时滑动变阻器连入电阻为R1，

串联电路的电流处处相等，由欧姆定律可得此时电路中电流：

=，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

当滑片P2向右移动一段距离，设滑动变阻器连入电阻减小值为△R，电压表示数变为1.2V，由欧姆定律可得此时电路中电流：

=，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

得：

==1﹣，

化简可得：

R0+R1=4△R，

代入①得：

=，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③

当滑片P2再向右移动一段相同的距离，滑动变阻器连入电阻减小值为2△R，

设此时铅笔芯两端电压为U3，

由欧姆定律可得此时电路中电流：

===，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④

得：

==，

解得：U3=1.8V。

故答案为：（1）不变；（2）右；（3）欧姆定律；正；1.8。

【点评】本题为难度较大的电路动态分析题，易错点在最后一空的解答，利用“通过铅笔芯的电流等于总电流”和欧姆定律列出三个等式是关键。

2．（2018•天津）在“探究影响导体电阻大小的因素”时，某实验小组想利用图所示的电路分别对导体电阻跟它的长度、橫截面积、材料有关的猜想进行实验验证：

（1）为验证“导体电阻跟长度有关”，下表中可选用的三种导体是B、D、E （填导体代号）；

导体代号长度/m 横截面积/mm2材料

A 1.0 0.2 锰铜

B 1.0 0.4 锰铜

C 1.0 0.6 锰铜

D 0.5 0.4 锰铜

E 1.5 0.4 锰铜

F 1.0 0.6 镍铬合金

G 1.0 0.6 铁

（2）若实验中将电路中的电流表更换为小灯泡，通过观察灯泡的亮度也可以判断导体电阻大小，但不足之处是当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分。

【分析】（1）影响电阻大小的因素是：材料、长度、横截面积、温度，在探究过程中需用到控制变量法；

（2）在电源电压一定的情况下，导体电阻越大，电路电流越小，灯泡越暗；导体电阻越小，电路电流越大，灯泡越亮；因此可以通过观察灯泡的亮度来判断电阻的大小，应用了转换法；但当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分。

【解答】解：

（1）为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E；

（2）实验中可通过通过观察灯泡亮度来判断电阻的大小，但是当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分，所以不科学。

故答案为：（1）B、D、E；（2）灯泡的亮度；当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分。

【点评】本题考查探究电阻大小的影响因素，实验时注意使用控制变量法，控制变量法在物体学研究中经常用到。

3．（2017•桂林）小禹在复习“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验时，产生了一些疑惑；实验中为什么选择不常见的镍铬合金作为研究的导体，而不选用常见的铜丝？难道选用钢丝会不利于探究？带着这些思考，小禹决定进行实验验证；

（1）为了能够更好地反映出电阻的变化，小禹可以在如图所示的电路中接入电流表，且与研究导体串联。

（2）连接电路时，开关必须处于断开状态。

（3）实验中，选择一根带鳄鱼夹的导线，主要是为了方便改变接入导体的长度。（4）分别用铜丝、镍铬合金丝进行实验，记录实验结果于下表，对比实验记录，发现用铜丝作为研究导体，实验现象不明显。不明显之处是：铜丝电阻小，电流变化小。

研究导体铜丝镍铬合金丝

长度/cm 100 80 50 100 100 80 50 100 直径/mm 0.5 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 0.5 0.7